第三章_汽車新技術(shù)-_混合動(dòng)力汽車

1、 第五章 豐田第二代混合動(dòng)力系統(tǒng) 5.1 豐田第二代混合動(dòng) 力系統(tǒng)特性 重點(diǎn)掌握： 混合動(dòng)力系統(tǒng)的類型 THS-的組成及功用 THS-的結(jié)構(gòu) 5.1.1 混合動(dòng)力汽車概述 混合動(dòng)力汽車混合動(dòng)力汽車（亦稱復(fù)合動(dòng)力汽車，英（亦稱復(fù)合動(dòng)力汽車，英 文為文為Hybrid Power Automobile）是指車）是指車 上裝有兩個(gè)以上動(dòng)力源：蓄電池、燃料電上裝有兩個(gè)以上動(dòng)力源：蓄電池、燃料電 池、太陽能電池、內(nèi)燃機(jī)車的發(fā)電機(jī)組，池、太陽能電池、內(nèi)燃機(jī)車的發(fā)電機(jī)組， 當(dāng)前復(fù)合動(dòng)力汽車一般是指內(nèi)燃機(jī)車發(fā)電當(dāng)前復(fù)合動(dòng)力汽車一般是指內(nèi)燃機(jī)車發(fā)電 機(jī)，再加上蓄電池的汽車。機(jī)，再加上蓄電池的汽車。 歷史發(fā)展歷史發(fā)

2、展 當(dāng)前普遍使用的燃油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車存在種種弊病 ，統(tǒng)計(jì)表明在占80%以上的道路條件下，一輛普通 轎車僅利用了動(dòng)力潛能的40%，在市區(qū)還會跌至25% ，更為嚴(yán)重的是排放廢氣污染環(huán)境。20世紀(jì)90年代 以來，世界各國對改善環(huán)保的呼聲日益高漲，各種 各樣的電動(dòng)汽車脫穎而出。雖然人們普遍認(rèn)為未來 是電動(dòng)汽車的天下，但是目前的電池技術(shù)問題阻礙 了電動(dòng)汽車的應(yīng)用。由于電池的能量密度與汽油相 比差上百倍，遠(yuǎn)未達(dá)到人們所要求的數(shù)值，專家估 計(jì)在10年以內(nèi)電動(dòng)汽車還無法取代燃油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車 （除非燃料電池技術(shù)有重大突破）。 現(xiàn)實(shí)迫使工程師們想出了一個(gè)兩全其美的辦法，開發(fā) 了一種混合動(dòng)力裝置（Hybrid-Elect

3、ricVehicel，縮寫 HEV）的汽車。所謂混合動(dòng)力裝置就是將電動(dòng)機(jī)與輔助動(dòng)所謂混合動(dòng)力裝置就是將電動(dòng)機(jī)與輔助動(dòng) 力單元組合在一輛汽車上做驅(qū)動(dòng)力，輔助動(dòng)力單元實(shí)際上力單元組合在一輛汽車上做驅(qū)動(dòng)力，輔助動(dòng)力單元實(shí)際上 是一臺小型燃料發(fā)動(dòng)機(jī)或動(dòng)力發(fā)電機(jī)組。是一臺小型燃料發(fā)動(dòng)機(jī)或動(dòng)力發(fā)電機(jī)組。形象一點(diǎn)說，就 是將傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)盡量做小，讓一部分動(dòng)力由電池-電動(dòng)機(jī) 系統(tǒng)承擔(dān)。這種混合動(dòng)力裝置既發(fā)揮了發(fā)動(dòng)機(jī)持續(xù)工作時(shí) 間長，動(dòng)力性好的優(yōu)點(diǎn)，又可以發(fā)揮電動(dòng)機(jī)無污染、低噪 聲的好處，二者“并肩戰(zhàn)斗”，取長補(bǔ)短，汽車的熱效率 可提高10%以上，廢氣排放可改善30%以上。 5.1.1 混合動(dòng)力汽車概述 混合動(dòng)力

4、電動(dòng)汽車（HEV）將內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)與一定容量 的蓄電池通過控制系統(tǒng)相組合，電動(dòng)機(jī)可補(bǔ)充提供車輛起步 、加速時(shí)所需轉(zhuǎn)矩，又可以存儲吸收內(nèi)燃機(jī)富余功率和車輛 制動(dòng)能量，從而可大幅度降低油耗，減少污染物排放。 混合動(dòng)力汽車雖然沒有實(shí)現(xiàn)零排放，但其動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性 和排放等綜合指標(biāo)能滿足當(dāng)前苛刻要求，可緩解汽車需求與 環(huán)境污染及石油短缺的矛盾。而且，輔助發(fā)動(dòng)機(jī)的電動(dòng)馬達(dá) 可以在啟動(dòng)的瞬間產(chǎn)生強(qiáng)大的動(dòng)力，因此，車主可以享受更 強(qiáng)勁的起步、加速。 5.1.2 混合動(dòng)力典型結(jié)構(gòu)混合動(dòng)力典型結(jié)構(gòu) 1、串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車 “串聯(lián)方式”是一種只用電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)行駛的 電動(dòng)汽車，發(fā)動(dòng)機(jī)只作為動(dòng)力源，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電 機(jī)發(fā)

5、電，而發(fā)出的電能使電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛。汽車只 靠電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)行駛，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)只是電動(dòng)馬達(dá)，但 因?yàn)橥瑯有枰惭b燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，所以也是混合動(dòng)力 汽車的一種。 2、并聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng) 并聯(lián)方式是一種以發(fā)動(dòng)機(jī)為主動(dòng)力，電動(dòng)馬達(dá)作 為輔助動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)方式。這種方式主要以發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū) 動(dòng)行駛，利用電動(dòng)馬達(dá)所具有的再啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)大 動(dòng)力的特征，在汽車起步、加速等發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗在汽車起步、加速等發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗 較大時(shí)，用電動(dòng)馬達(dá)輔助驅(qū)動(dòng)的方式來降低發(fā)動(dòng)機(jī)較大時(shí)，用電動(dòng)馬達(dá)輔助驅(qū)動(dòng)的方式來降低發(fā)動(dòng)機(jī) 的油耗。的油耗。這種方式的結(jié)構(gòu)比較簡單，只需要在汽車 上增加電動(dòng)馬達(dá)和電瓶。 3、混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng) 另外一種是串聯(lián)并聯(lián)方式

6、，發(fā)電機(jī)的動(dòng)力發(fā)電機(jī)的動(dòng)力 通過動(dòng)力分割機(jī)構(gòu)進(jìn)行分割，一部分直接驅(qū)動(dòng)車輪通過動(dòng)力分割機(jī)構(gòu)進(jìn)行分割，一部分直接驅(qū)動(dòng)車輪 ，另一部分被用于發(fā)電，其使用比例可以自動(dòng)控制，另一部分被用于發(fā)電，其使用比例可以自動(dòng)控制 。從而使在低速時(shí)只靠電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)行駛，速度提。從而使在低速時(shí)只靠電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)行駛，速度提 高時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)馬達(dá)相配合驅(qū)動(dòng)的高時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)馬達(dá)相配合驅(qū)動(dòng)的“串聯(lián)、并聯(lián)串聯(lián)、并聯(lián) 方式方式”。啟動(dòng)和低速時(shí)是只靠電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)行駛， 當(dāng)速度提高時(shí)，由發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)馬達(dá)共同高效地分 擔(dān)動(dòng)力，這種方式需要?jiǎng)恿Ψ謸?dān)裝置和發(fā)電機(jī)等， 因此結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 日本混合動(dòng)力汽車的發(fā)展現(xiàn)狀

7、日本混合動(dòng)力汽車的發(fā)展現(xiàn)狀 從目前世界范圍內(nèi)的整個(gè)形勢來看，日本是電動(dòng)汽車 技術(shù)發(fā)展速度最快的少數(shù)幾個(gè)國家之一，特別是在發(fā)展混 合動(dòng)力汽車方面，日本居世界領(lǐng)先地位。目前，世界上能 夠批量產(chǎn)銷混合動(dòng)力汽車的企業(yè)，只有日本的豐田和本田 兩家汽車公司。1997年12月，豐田汽車公司首先在日本 市場上推出了世界上第一款批量生產(chǎn)的混合動(dòng)力轎車 PRIUS。到2012年時(shí)，其所有的車型將全部裝上混合動(dòng) 力發(fā)動(dòng)機(jī)。豐田汽車公司在實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力系統(tǒng)的低能耗、 低排放和改進(jìn)行駛性能方面已經(jīng)走在了世界的前列。 美國混合動(dòng)力汽車的發(fā)展現(xiàn)狀美國混合動(dòng)力汽車的發(fā)展現(xiàn)狀 美國三大汽車公司只是小批量生產(chǎn)、銷售過純電動(dòng)汽 車，

8、而混合動(dòng)力和燃料電池電動(dòng)汽車目前還未能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè) 化，日本的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車在美國市場上占據(jù)了主導(dǎo)地 位。美國能源部與三大汽車公司于1993年簽訂了混合動(dòng)力 電動(dòng)汽車開發(fā)合同，進(jìn)行為期5年的研發(fā)工作，并于1998 年在北美國際汽車展上展出了樣車。在此基礎(chǔ)上，現(xiàn)已推 出3款混合動(dòng)力概念車：通用Precept、福特Prodigy、戴- 克DodgeESX3。2004年，通用汽車公司與戴-克汽車公司 對外宣布雙方將在開發(fā)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的技術(shù)領(lǐng)域攜手 ，共同推進(jìn)此項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展。 我國電動(dòng)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀我國電動(dòng)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀 目前我國各大汽車集團(tuán)都在進(jìn)行混合動(dòng)力電動(dòng)汽車研發(fā) ，多數(shù)以混合動(dòng)力電動(dòng)客車為主

9、，這種研發(fā)方向符合我國國 情，有利于我國電動(dòng)汽車的研究發(fā)展。 一汽研發(fā)的紅旗HQ3 于2006年投產(chǎn)；東風(fēng)集團(tuán)的混合動(dòng)力公交車已于2005年7月 完成最終產(chǎn)品定型樣車試驗(yàn)并通過驗(yàn)收；長安集團(tuán)具有完全 自主知識產(chǎn)權(quán)的羚羊混合電動(dòng)車已產(chǎn)出樣車，其裝備混合動(dòng) 力技術(shù)的長安CV9已經(jīng)下線；奇瑞集團(tuán)成立了國家節(jié)能環(huán)保 汽車工程技術(shù)研究中心，將在2006年下半年重點(diǎn)推出第一自 主品牌真正意義上的混合動(dòng)力車，代號為“BSG”的混合動(dòng)力 車；吉利集團(tuán)旗下的上海華普汽車已與同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院簽 署合作協(xié)議，預(yù)計(jì)3年內(nèi)完成混合動(dòng)力轎車商業(yè)化生產(chǎn)；上 汽集團(tuán)與通用簽署協(xié)議，將聯(lián)手開發(fā)混合動(dòng)力轎車和公交客 車。 來自中

10、興汽車的消息，中興汽車與美國在“汽 車混合動(dòng)力技術(shù)、轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)及飛行汽車技 術(shù)”等方面有著雄厚的技術(shù)實(shí)力的梅爾萊普頓集 團(tuán)簽訂了合作意向書，正式介入“油汽混合動(dòng)力 技術(shù)”領(lǐng)域。與此同時(shí)，新能源汽車作為未來汽 車的主要發(fā)展方向，國家一向給予支持和鼓勵(lì)。 如汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策、“十一五”汽車產(chǎn)業(yè) 發(fā)展規(guī)劃等政策和文件都鼓勵(lì)清潔汽車、代用 燃料及汽車節(jié)油技術(shù)的發(fā)展。 本田混合動(dòng)力汽車 江淮江淮-和悅混合動(dòng)力和悅混合動(dòng)力 海馬3混合動(dòng)力汽車 5.1.3 豐田第二代混合動(dòng)力系統(tǒng)的組成及功能 豐田第二代混合動(dòng)力系統(tǒng)的組成主要包括：發(fā)動(dòng)機(jī)、MG1 （1號電動(dòng)機(jī)）、MG2（2號電動(dòng)機(jī)）、HV蓄電池、變頻器、

11、 行星齒輪機(jī)構(gòu)和差速器等。 (1)混合動(dòng)力變速驅(qū)動(dòng)橋 1）發(fā)電機(jī) TOYOTA 混合動(dòng)力系統(tǒng)采用和電動(dòng)機(jī)相同的交流同步 型發(fā)電機(jī)，并且實(shí)現(xiàn)了高旋轉(zhuǎn)化，提高了最大輸出電力。另 外還通過加大轉(zhuǎn)子的強(qiáng)度，將最大發(fā)電的旋轉(zhuǎn)帶擴(kuò)大到 10000r.p.m.。 通過采用交流同步和高旋轉(zhuǎn)化，在一邊發(fā)電一邊 行駛的同時(shí)，可供給中速帶所需的大量電力。 其中發(fā)電機(jī)可進(jìn)一步細(xì)分為MG1和MG2， MG1的作用主要是發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的高壓電 以操作MG2或?yàn)镠V蓄電池充電。同時(shí)也可為發(fā)動(dòng)機(jī)啟 動(dòng)時(shí)作為起動(dòng)機(jī)使用。 MG2的作用是通過來自MG1或HV蓄電池的電能驅(qū) 動(dòng)，產(chǎn)生車輛動(dòng)力。在制動(dòng)期間，作為發(fā)電機(jī)向HV 蓄電

12、池充電。 2）行星齒輪機(jī)構(gòu) TOYOTA 混合動(dòng)力系統(tǒng)中安裝有動(dòng)力分離裝置 ，可將發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力分配給驅(qū)動(dòng)輪和發(fā)電機(jī)。 采用由齒環(huán)、小齒輪、太陽齒輪、行星支架組成的 行星齒輪，高效率地分配動(dòng)力。 1行星支架的旋轉(zhuǎn)軸與發(fā)動(dòng)機(jī)連接，通過小 齒輪帶動(dòng)外圍的齒環(huán)和內(nèi)側(cè)的太陽齒輪。 2小齒輪旋轉(zhuǎn)軸直接和電動(dòng)機(jī)連接，將驅(qū)動(dòng) 力傳給車輪。太陽齒輪旋轉(zhuǎn)軸直接和發(fā)動(dòng)機(jī)連接， 將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力轉(zhuǎn)換為電能。 （2）HV蓄電器 安裝在TOYOTA 混合動(dòng)力系統(tǒng)上的高輸出鎳氫 蓄電池具有高輸入輸出密度(每重量的輸出)和重量 輕、壽命長等特點(diǎn)。無需利用外界電源進(jìn)行充電， 也無需定期交換。全新設(shè)計(jì)了以往的電極材料及單 電池

13、(一個(gè)HV蓄電池)之間的連接結(jié)構(gòu)，減少了HV蓄 電池的內(nèi)部電阻，因此安裝在混合動(dòng)力的汽車上的 電池單元實(shí)現(xiàn)了約540W/kg的輸入輸出密度，居世界 最高水平。 另外，還使用車輛加速時(shí)的放電、減速時(shí)的再 生制動(dòng)器、以及用發(fā)動(dòng)機(jī)行駛時(shí)產(chǎn)生的剩余能量來 進(jìn)行充電，從而累積充電放電電流，使充電狀態(tài)保 持 保持穩(wěn)定。不會出現(xiàn)放電過多或多余充電等現(xiàn)象， 使用壽命非常長。 （3）變頻器總成 變頻器主要用于將高壓DC（HV蓄電池）轉(zhuǎn)化成AC （MG1和MG2）或把AC轉(zhuǎn)化成DC。它主要由增壓轉(zhuǎn)換 器、DC/DC轉(zhuǎn)化器、空調(diào)變頻器組成。 （4）電子控制系統(tǒng)（ECU） TOYOTA 混合動(dòng)力系統(tǒng)采用EUC實(shí)時(shí)監(jiān)控

14、汽車 各系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況和能量消耗情況，進(jìn)行精密且高 速的綜合控制。 監(jiān)控混合動(dòng)力組成部分（混合動(dòng)力系統(tǒng)的發(fā)動(dòng) 機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、HV蓄電池）的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。 監(jiān)控通過汽車的控制網(wǎng)絡(luò)傳來的制動(dòng)信息。 監(jiān)控從駕駛者發(fā)出的指令 （加速踏板開度 ，變擋位置） 監(jiān)控輔助駕駛設(shè)備（如空調(diào)、加熱器、前照燈、 導(dǎo)向系統(tǒng)等）的能量消耗。 （5）再生制動(dòng)器 TOYOTA 混合動(dòng)力系統(tǒng)中采用了“再生制動(dòng)器 ”，它利用電動(dòng)機(jī)的發(fā)電來再次利用動(dòng)能。電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 通常在通電后開始轉(zhuǎn)動(dòng)，但是相反地讓外界力量帶通常在通電后開始轉(zhuǎn)動(dòng)，但是相反地讓外界力量帶 動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，它又可作為發(fā)電機(jī)來發(fā)電。因此動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，它又可作為發(fā)

15、電機(jī)來發(fā)電。因此 ，利用驅(qū)動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)力帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)發(fā)電，在給，利用驅(qū)動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)力帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)發(fā)電，在給HVHV蓄蓄 電池充電的同時(shí)，又可利用發(fā)電時(shí)的電阻來減速。電池充電的同時(shí)，又可利用發(fā)電時(shí)的電阻來減速。 該系統(tǒng)在制動(dòng)時(shí)與液壓制動(dòng)器同時(shí)控制再生 制動(dòng)器，完美的將原來在 減速中作為摩擦熱散失的 動(dòng)能回收為行駛用能量。城市中行駛時(shí)反復(fù)進(jìn)行的 調(diào)速操作具有較高的能量回收效果，所以在低速帶 優(yōu)先使用再生制動(dòng)器。例如，裝有再生制動(dòng)器的汽 車在城市中行駛100km，即可再生相當(dāng)于一升汽油的 能量。 （6）傳感器 豐田混合動(dòng)力系統(tǒng)的傳感器主要有加速踏板傳感 器、檔位傳感器、斷路器傳感器等 5.1.4 豐田第二代

16、混合動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) （1）MG1和MG2 （2）變頻器總成 （3）冷卻系統(tǒng) （4）HV蓄電池 5.2 豐田第二代混合動(dòng) 力系統(tǒng)的工作原理 重點(diǎn)掌握： 豐田第二代混合動(dòng)力系統(tǒng)在 各工況的工作原理 豐田第二代混合動(dòng)力系統(tǒng)的基本原理是使用發(fā)動(dòng) 機(jī)和MG2提供的兩種動(dòng)力，并使用MG1作為發(fā)電機(jī)。 HV ECU始終監(jiān)視蓄電池充電狀態(tài)、蓄電池溫度、冷 卻液溫度和電載荷狀況。當(dāng)混合動(dòng)力開關(guān)啟動(dòng)后， 如果車輛處于駐車或倒車情況，當(dāng)監(jiān)測項(xiàng)目不滿足 運(yùn)行條件，則HV ECU發(fā)出指令啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)MG1為 HV充電。 1、啟動(dòng)時(shí)及中低速行駛 當(dāng)汽車啟動(dòng)時(shí)，TOYOTA混合動(dòng)力系統(tǒng)僅使用 由HV蓄電池提供能量的電動(dòng)機(jī)

17、的動(dòng)力啟動(dòng)，這時(shí)發(fā) 動(dòng)機(jī)并不運(yùn)轉(zhuǎn)。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)不能在低旋轉(zhuǎn)帶輸出大 扭矩，而電動(dòng)機(jī)可以靈敏、順暢、高效地進(jìn)行啟動(dòng) 對于發(fā)動(dòng)機(jī)而言，在低速中速帶的效率并不 理想，而另一面，電動(dòng)機(jī)在低速-中速帶性能優(yōu)越。 因此，在用低速-中速行駛時(shí)，油電混合動(dòng)力系統(tǒng)使 用HV蓄電池的電力，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)行駛。 2、一般行駛狀態(tài) TOYOTA混合動(dòng)力系統(tǒng)采用發(fā)動(dòng)機(jī)，使它在能產(chǎn) 生最高效功率的速度帶驅(qū)動(dòng) 。由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力 直接驅(qū)動(dòng)車輪，依照駕駛狀況由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電力 部分動(dòng)力被分配給發(fā)電機(jī)。由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力用 來驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和輔助發(fā)動(dòng)機(jī)。利用發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī) 這一雙重傳動(dòng)系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力以最小消耗 被傳向地面。如果

18、當(dāng)行駛時(shí)出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)提供的能量 多于實(shí)際所需的動(dòng)能，出現(xiàn)能量過剩情況時(shí)，則將 發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生多余的能量由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能，存儲 在HV蓄電池中。 3、全速行駛 在需要強(qiáng)勁加速力（如爬陡坡及超車）時(shí)， HV 蓄電池也提供電力，來加大電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力。通過 發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)雙動(dòng)力的結(jié)合使用，TOYOTA混合動(dòng) 力系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)與高一級發(fā)動(dòng)機(jī)同等水平的強(qiáng)勁而 流暢的加速性能。 4、減速行駛 在車輛處于減速行駛狀態(tài)，如踩下制動(dòng)器或松開 油門時(shí)， TOYOTA混合動(dòng)力系統(tǒng)使車輪的旋轉(zhuǎn)力帶動(dòng) 電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，將其作為發(fā)電機(jī)使用。減速時(shí)通常作 為摩擦熱散失掉的能量，在此被轉(zhuǎn)換成電能，回收 到HV蓄電池中進(jìn)行再利用。 5、倒

19、車狀態(tài) 車輛倒車時(shí)僅僅由MG2為車輛提供動(dòng)力，此時(shí)， MG2反向旋轉(zhuǎn)，只要HV ECU監(jiān)測的各項(xiàng)指標(biāo)正常，發(fā) 動(dòng)機(jī)就不會工作；此時(shí)，MG1正向空轉(zhuǎn)，并不發(fā)電。 6、停車狀態(tài) 在停車時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)全部自動(dòng)停 止運(yùn)轉(zhuǎn)。不會因怠速而浪費(fèi)能量。當(dāng)HV蓄電池的充 電量較低時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)將繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，以給HV蓄電池充 電。另外有時(shí)因與空調(diào)開關(guān)連動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)會仍保持 運(yùn)轉(zhuǎn)。 5.3 豐田第二代混合動(dòng) 力系統(tǒng)控制系統(tǒng) 重點(diǎn)掌握： THS-控制系統(tǒng)的控制 內(nèi)容 THS-控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) HV ECU控制 THS-系統(tǒng)控制內(nèi)容 1、HV ECU控制 HV ECU是整車能量控制中心，它采用層級式管 理，由其通過C

20、AN(控制器局域網(wǎng))總線統(tǒng)一協(xié)調(diào)和控 制各個(gè)低端控制器，即發(fā)動(dòng)機(jī)ECU、蓄電池ECU和制 動(dòng)防滑控制ECU，最下層則為各個(gè)執(zhí)行器，即發(fā)動(dòng)機(jī) 、變頻器、MG 1和MG 2等部件。 HV ECU根據(jù)加速踏板位置傳感器(霍爾式)發(fā) 出的信號檢測施加在加速踏板上的力的大小，根據(jù) MG 1和MG 2中的速度傳感器(解角傳感器)發(fā)出的信 號檢測車速，并根據(jù)檔位傳感器的信號檢測檔位。 HV ECU根據(jù)這些信息即可確定行車狀態(tài)，從而 對MG 1和MG2和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力進(jìn)行最優(yōu)控制。此外，HV ECU對動(dòng)力輸出的轉(zhuǎn)矩和效率也進(jìn)行最優(yōu)控制，以實(shí) 現(xiàn)低耗油和更清潔的排放等目標(biāo)。 1）系統(tǒng)監(jiān)視控制 蓄電池ECU始終監(jiān)視H

21、V蓄電池的SOC(充電狀態(tài)) 并將SOC發(fā)送到HVECU。SOC過低時(shí)，HV ECU提高發(fā)動(dòng) 機(jī)的功率輸出以驅(qū)動(dòng)MGI為HV蓄電池充電;發(fā)動(dòng)機(jī)停 止時(shí)，MG1工作以起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，然后，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) MGI為HV蓄電池充電。 2）關(guān)閉控制功能 通常車輛處于“N位時(shí)，MG1和MG2被關(guān)閉。這 是由于MG2通過機(jī)械機(jī)構(gòu)與前輪相連，所以必須停止 MG1和MG2的供電以切斷動(dòng)力輸出，此即為MGI和MG2 的關(guān)閉功能。 3）上坡輔助控制 車輛在陡坡上松開制動(dòng)而起步時(shí)HV ECU會通過 增大電動(dòng)機(jī)扭矩的方法實(shí)施上坡輔助控制，以防止 車輛下滑。如果施加了上坡輔助控制，那么制動(dòng)防 滑控制ECU會在HV ECU的指令

22、下實(shí)施車輛后輪制動(dòng)。 4）電動(dòng)機(jī)牽引力控制 車輛在光滑路面上行駛時(shí)，如果驅(qū)動(dòng)輪打滑 ，MG2(與車輪直接相連)會旋轉(zhuǎn)過快，從而引起相關(guān) 行星齒輪組件的轉(zhuǎn)速增大。這種狀況對行星齒輪組 及其配套部件等會造成損害某些時(shí)候還可能使MG1產(chǎn) 生過量電能。因此如果轉(zhuǎn)速傳感器信號表明轉(zhuǎn)速發(fā) 生突然變化，HV ECU就確定MG2轉(zhuǎn)速過大，并 對其施加制動(dòng)力以抑制轉(zhuǎn)速變化，從而保護(hù)行星齒 輪組。 2、發(fā)動(dòng)機(jī)ECU控制 發(fā)動(dòng)機(jī)ECU根據(jù)接收到的HV ECU發(fā)送的目標(biāo) 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和所需的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力信號后，可對ETCS 一i(智能電子節(jié)氣門)、燃油噴射系統(tǒng)、點(diǎn)火正時(shí)和 VVT-i(電子可變氣門正時(shí))系統(tǒng)實(shí)施最佳控制。

23、同時(shí) ，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU將目前發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)信號反饋發(fā)送到 HV ECU。如果當(dāng)接收到HV ECU發(fā)送的發(fā)動(dòng)機(jī)停止信 號后，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU將指令發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)。若發(fā)動(dòng)機(jī)電子 控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU將通過HV ECU指令 打開檢查發(fā)動(dòng)機(jī)警告燈。 3、變頻器控制 根據(jù)HV ECU提供的信號，變頻器將HV蓄電池的直 流電轉(zhuǎn)換為交流電向MG1、MG2供電，或執(zhí)行相反的 過程。此外，變頻器可將MG1的交流電轉(zhuǎn)換為直流電 提供給MG2。但是，電流從MG1提供給MG2時(shí)，電流在 變頻器內(nèi)由AC500V轉(zhuǎn)換為DC500V。 根據(jù)MG1、MG2發(fā)送的轉(zhuǎn)子信息和從蓄電池ECU發(fā) 送的HV蓄電池SOC等信息，HV

24、ECU將信號發(fā)送到變頻 器內(nèi)部的功率晶體管來轉(zhuǎn)換MG1、MG2定子線圈的U、 V和W相，需要關(guān)閉MG1、MG2的電流時(shí)，HV ECU發(fā)送 指令信號到變頻器。 4、制動(dòng)防滑控制ECU控制 制動(dòng)防滑控制ECU根據(jù)駕駛?cè)瞬认轮苿?dòng)踏板時(shí)制 動(dòng)執(zhí)行器和制動(dòng)踏板行程傳感器的制動(dòng)主缸壓力計(jì) 算所需的總制動(dòng)力。制動(dòng)防滑控制ECU根據(jù)總制動(dòng)力 計(jì)算所需的再生制動(dòng)力，并將結(jié)果發(fā)送到HV ECU。 HV ECU起動(dòng)MG2進(jìn)行反方向轉(zhuǎn)矩控制并執(zhí)行再生制動(dòng) 功能。制動(dòng)防滑控制ECU操縱制動(dòng)執(zhí)行器電磁閥產(chǎn)生 輪缸壓力，這個(gè)壓力等于總制動(dòng)力減去實(shí)際再生制 動(dòng)力控制的數(shù)值。在帶(車輛穩(wěn)定控制)系統(tǒng)的車型 上該系統(tǒng)作時(shí)，制動(dòng)防

25、滑控制ECU將向HV ECU發(fā)送實(shí) 施電動(dòng)機(jī)引力控制請求信號HV ECU將根據(jù)當(dāng)前的車 輛行駛狀態(tài)制發(fā)動(dòng)機(jī)、MG1和MG2協(xié)調(diào)工作，以抑制 動(dòng)力輸出。 5、蓄電池ECU控制 蓄電池ECU檢測HV蓄電池的SOC(充電狀態(tài))、溫度 、電壓和是否泄漏，并將這些信息發(fā)送到HVECU。蓄 電池ECU通過HV蓄電池內(nèi)的溫度傳感器檢測其溫度， 并據(jù)此控制冷卻風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)，可將HV蓄電池的溫度 維持在規(guī)定范圍內(nèi)。 6、碰撞時(shí)控制 發(fā)生碰撞時(shí)，如果HV ECU接收到安全氣囊傳感 器總成發(fā)出的安全氣囊張開信號或變頻器中的斷路 器發(fā)出的執(zhí)行信號，HV ECU將關(guān)閉SMR(系統(tǒng)主繼電 器)，從而切斷總電源以確保安全。

26、7、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式控制 為減小深夜行車、停車時(shí)的噪音和在車庫中短時(shí) 間減少排氣污染，可以手動(dòng)按下儀表板上的EV模式 開關(guān)，此時(shí)車輛只由MG2驅(qū)動(dòng)。除非車輛發(fā)生以下情 形:SOC下降到規(guī)定水平以下;EV模式開關(guān)關(guān)閉;車速 超過規(guī)定數(shù)值;加速踏板角度超過規(guī)定數(shù)值;HV蓄電 池溫度偏離正常工作范圍。 選擇EV模式時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作車輛繼續(xù)在只 有MG2工作的狀態(tài)下行駛。但是，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的規(guī)定 數(shù)值將受到修正以增加在只有GZ工作狀態(tài)下的車輛 行駛里程。另外，選擇EV模式，車輛在平坦路面行 駛且HV蓄電池在標(biāo)準(zhǔn)SOC以下時(shí)，車輛將在連續(xù) 行駛1km一2km后關(guān)閉EV模式。 8、換擋控制 HV ECU根據(jù)檔位傳感器提供的信號監(jiān)測檔位，控 制MG1、MG2和發(fā)動(dòng)機(jī)，并調(diào)整車輛行駛狀態(tài)以適應(yīng) 所選檔位；另外，變速器控制ECU通過HV ECU提供的 信號檢測駕駛員是否按下駐車開關(guān)，并操作換擋控 制執(zhí)行結(jié)構(gòu)通過機(jī)械鎖止變速驅(qū)動(dòng)橋。 9、指示燈和警告燈點(diǎn)亮控制系統(tǒng) HV ECU、發(fā)動(dòng)機(jī)